一种振动型摩擦发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发电机领域，具体地，涉及一种振动型摩擦发电机。
【背景技术】
[0002] 目前全球都面临着常规能源短缺和环境保护的双重压力。各种新型发电形式的开 发和应用，对缓解当前的能源压力起着重要作用。寻求减少环境破坏和自然资源消耗的新 型发电形式，已成为可持续发展的必然要求。因此，开发和应用新型发电原理和设备，对环 境保护和能源节约具有重大意义。同时，微电子技术领域中便携式电子设备和微型自驱动 系统的发展，要求发电机具有更高的发电效率和更小的质量及体积，也对传统的发电装置 提出了新的挑战。
[0003] 摩擦发电是近年来备受关注的一种新型的将机械能转化为电能的方式，基本原理 是利用得失电子能力不同的两种材料之间的相互接触和/或摩擦使得接触表面间发生电 荷转移。
[0004] 而随着煤炭、石油等化石燃料的不断耗尽，绿色能源逐渐成为人类发展的最终选 择。其中，收集机械能产生电能，是绿色能源产生的重要来源之一，也是未来绿色能源发展 的重要方向。
[0005] 因此，本发明利用摩擦发电原理，设计了一种收集振动能量产生电能的振动型摩 擦发电机。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种振动型摩擦发电机，用于解决将振动能量转换为电能的 技术问题。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种振动型摩擦发电机，包括外壳、 电极板和振动颗粒，所述振动颗粒填充在所述外壳与所述电极板形成的空间中，且所述电 极板的材料与所述振动颗粒的表面材料具有不同电负性，W使所述振动颗粒与所述电极板 通过相互接触再分离的方式产生极性相反的电荷。
[0008] 优选地，所述电极板的材料采用可导电的金属材料、有机物材料或者氧化物材料， 所述振动颗粒的表面材料采用与所述电极板的材料呈不同电负性的绝缘材料或者半导体 材料。
[0009] 优选地，所述绝缘材料为聚合物高分子材料。
[0010] 优选地，所述外壳为封闭结构，形成限制所述振动颗粒的空间，且所述电极板设置 在所述外壳的内壁上。
[0011] 优选地，所述外壳为非封闭结构，所述电极板与所述外壳共同形成限制所述振动 颗粒的空间。
[0012] 优选地，所述外壳由绝缘体材料制成。
[0013] 优选地，所述振动颗粒为表面层包覆内核的核壳结构。
[0014] 优选地，所述振动颗粒的形状为球形、楠球形或多面体。
[0015] 优选地，所述振动颗粒和/或所述电极板的表面设置有微结构，该微结构用于增 加所述振动颗粒与所述电极板的有效接触面积。
[0016] 优选地，所述微结构包括纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微 米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构中的任一者或者多者形成的阵列。
[0017] 优选地，在所述振动颗粒表面引入易得电子的官能团或修饰上阴离子，和/或在 所述电极板表面引入易失电子的官能团或修饰上阳离子。
[0018] 优选地，所述振动颗粒的填充度为40 %至200 %。
[0019] 优选地，所述振动颗粒的填充度为100 %至120%。
[0020] 优选地，所述电极板的数量为一个。
[0021] 优选地，设所述振动颗粒在与所述电极板分离时的最大距离为K、所述振动颗粒的 尺寸为L W及电极板面积为S，则K:L:、尽的比值范围在1:2:10至1:10:500之间。
[0022] 优选地，所述电极板通过负载连接等电位，用于为该负载提供电能。
[0023] 优选地，所述电极板的数量为两个。
[0024] 优选地，所述两个电极板相互平行，并沿水平方向上下分布，分别为上电极板和下 电极板。
[00巧]优选地，所述两个电极板面积相同。
[0026] 优选地，所述两个电板板相互平行且面积相等，设所述两个电极板之间的距离为 H、所述振动颗粒的尺寸为L W及单个电极板面积为S，则的比值范围在1:2:10至 1:10:500 之间。
[0027] 优选地，当两个电极板未连接时，两个电极板在设定时刻产生的电荷数量不同，形 成电压。
[0028] 优选地，两个电极板通过负载相连，用于为该负载提供电能。
[0029] 优选地，两个电极板通过负载连接等电位，用于实现两个电极板分别为该负载提 供电能。
[0030] 通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的振动型摩擦发电机具有结构 简单、成本低廉、寿命长、输出电压高、电流大等优点，可应用于收集任何振动场合的动能， W产生电能。
[0031] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0032] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0033] 图1是实施方式中振动型摩擦发电机的结构示意图；
[0034] 图2是实施方式中振动型摩擦发电机电流产生原理示意图；
[0035] 图3是实施方式中振动型摩擦发电机电压产生原理示意图；
[0036] 图4是实施方式中振动型摩擦发电机不同填充度的短路电流与开路电压波形曲 线图。
[0037] 附图标记说明
[0038] 1、外壳；2、电极板；3、振动颗粒。
【具体实施方式】
[0039] W下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0040] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上、下"是指示图中的方 向；"内"指朝向相应结构内部，"外"指朝向相应结构外部；填充度定义为振动颗粒密排后 形成的面积与电极板面积的比值X 100%，即振动颗粒在电极板表面铺满一层时的填充度 为 100%。
[0041] 如图1所示，本实施方式给出了一种振动型摩擦发电机，包括外壳1、电极板2和 振动颗粒3,所述振动颗粒3填充在所述外壳1与所述电极板2形成的空间中，且所述电极 板2的材料与所述振动颗粒3的表面材料具有不同电负性，W使所述振动颗粒3与所述电 极板2通过相互接触再分离的方式产生极性相反的电荷。
[0042] 所述电极板的数量优选为两个，本实施方式W图1所示的结构为例，包括两个相 互平行的电极板，送两个电极板沿水平方向上下分布，分别为上电极板和下电极板。
[0043] 两个电极板相对的表面优选均为平板状，面积不限，但优选为面积相同。在本实施 方式中，振动颗粒可W在上电极板和下电极板之间移动，在振动能量比较大的情况下，全部 或者部分振动颗粒3可W在交替与两个电极板碰撞，交替影响电极板上的电荷。在本实施 方式中，设所述两个电极板之间的距离为H、所述振动颗粒的尺寸为L W及单个电极板面积 为S，则Hi:#的比值范围在1:2:10至1:10:500之间。
[0044] 本实施方式中，为保证两个电极板之间不短路，外壳1由绝缘体